2019-2020學(xué)年高中生物 寒假作業(yè)精練5 光合作用的原理及其應(yīng)用（含解析）

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1、光合作用的原理及其應(yīng)用 典題溫故 1．（2019·新課標(biāo)Ⅰ卷·3）將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達(dá)到40g，其增加的質(zhì)量來自于（） A．水、礦質(zhì)元素和空氣 B．光、礦質(zhì)元素和水 C．水、礦質(zhì)元素和土壤 D．光、礦質(zhì)元素和空氣 2．（2019江蘇卷·17）如圖為某次光合作用色素紙層析的實驗結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是（） A．研磨時加入CaCO3過量會破壞葉綠素 B．層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液 C．在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時，需

2、通風(fēng)操作 D．實驗驗證了該種藍(lán)藻沒有葉綠素b 經(jīng)典集訓(xùn) 1．光合作用是生物界最基本的同化作用。下列相關(guān)敘述不正確的是（） A．光合作用過程中，碳元素的轉(zhuǎn)移途徑是：CO2→C3→（CH2O） B．凈光合速率為零時，藍(lán)藻細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所主要有線粒體和葉綠體 C．光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH是碳反應(yīng)中將CO2合成糖類的能源物質(zhì) D．用H218O培養(yǎng)小球藻，一段時間后可在其產(chǎn)生的糖類和氧氣中檢測到18O 2．科研人員為研究某植物的光合特性，測定了該植物在光、暗條件下的CO2吸收速率，結(jié)果如圖。下列選項錯誤的是（） A．暗期CO2吸收速率大于0 B．從暗期變到光期的瞬間

3、，葉綠體中C3含量升高 C．光期CO2吸收速率下降可能是CO2濃度降低所致 D．暗期植物不能將CO2轉(zhuǎn)化為糖類等光合產(chǎn)物的原因是沒有光反應(yīng)提供的ATP和[H] 3．下列關(guān)于幾種元素與光合作用關(guān)系的敘述，正確的是（） A．氮元素是葉綠素的組成元素之一，沒有氮元素，植物就不能進(jìn)行光合作用 B．磷元素是構(gòu)成ATP的必需元素，光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程均有ATP合成 C．氧元素是構(gòu)成有機(jī)物的基本元素之一，光合作用制造的有機(jī)物中的氧元素來自于水 D．碳元素是組成糖類的基本元素，光合作用中碳元素從CO2開始直接經(jīng)C5形成糖類 4．下圖表示甘蔗一個葉肉細(xì)胞內(nèi)的系列反應(yīng)過程，相關(guān)敘述正確的是（

4、） A．過程①中類胡蘿卜素主要吸收紅光和藍(lán)紫光 B．過程②產(chǎn)生的（CH2O）中的O來自CO2和H2O C．過程③釋放的能量大部分貯存于ATP中 D．過程④一般與吸能反應(yīng)相聯(lián)系 5．下列有關(guān)光合作用和細(xì)胞呼吸及其應(yīng)用的敘述，錯誤的是（） A．種子成熟干燥后，細(xì)胞呼吸速率下降 B．CO2的固定可發(fā)生在黑藻葉綠體的基質(zhì)中 C．施有機(jī)肥能防止土壤板結(jié)，有利于作物根系生長 D．葉綠素a、b在藍(lán)紫光區(qū)的吸收光譜是相同的 6．如圖是生理狀況相同的油料作物種子在清水中萌發(fā)形成幼苗過程中的生長情況。下列相關(guān)說法錯誤的是（） A．10d前，萌發(fā)種子干重增加的主要元素是C和N B．1

5、0d后，白光下的幼苗體內(nèi)消耗ADP的場所有葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C．從圖中可知前10d內(nèi)光照對幼苗的生長存在抑制作用 D．幼苗在黑暗條件下發(fā)黃而在光下變綠，說明光照能影響葉綠素的合成 7．植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是（） A．類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成 B．葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制 C．光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示 D．葉片在640～660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的 8．科研人員測定了航天

6、誘變番茄突變體與野生型在6:00～18:00內(nèi)的凈光合速率，結(jié)果如圖所示。研究還發(fā)現(xiàn)早晨和傍晚突變體的氣孔開放程度明顯高于野生型。下列相關(guān)分析正確的是（） A．突變體和野生型均于6:00開始進(jìn)行光合作用 B．突變體和野生型體內(nèi)光合與呼吸相關(guān)酶的活性相同 C．16:00～18:00突變體與野生型凈光合速率下降的主要原因是環(huán)境中CO2供應(yīng)不足 D．6:00～18:00時間段內(nèi)突變體有機(jī)物的積累量高于野生型 9．下列有關(guān)綠葉中色素的提取和分離實驗的敘述中，正確的是（） A．葉綠素的提取需要加入層析液作為提取液 B．過濾時應(yīng)使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口 C．分離色素時應(yīng)將濾液

7、細(xì)線置于層析液中 D．選材不同，四條色素帶在濾紙條上的排列順序不同 10．研究人員對日光溫室內(nèi)的番茄葉片補(bǔ)充等強(qiáng)度不同波長的光，測得番茄光合速率的日變化情況如圖。下列敘述錯誤的是（） A．據(jù)圖分析，在10:00左右適當(dāng)補(bǔ)充紅光，對番茄的生長最有效 B．14:00～16:00，引起三組黃瓜光合速率均降低的主要因素是室內(nèi)CO2濃度過低 C．9:00-11:00對照組CO2固定量比補(bǔ)藍(lán)光組多 D．12:30時，若適當(dāng)提高溫室內(nèi)CO2濃度，短時間番茄植株中三碳酸的合成速率不變 11．如果將一株綠色植物栽培在含H218O的完全培養(yǎng)液中，給予充足的光照，經(jīng)過較長一段時間后，下列物質(zhì)中能含

8、18O的有幾項　 ①周圍空氣的O2②周圍空氣的CO2 ③周圍空氣的水分子④光合作用生成的葡萄糖 A．一項　 B．二項 C．三項 D．四項 12．植物果實發(fā)育所需要的有機(jī)物來源于葉片的光合作用，但過多枝葉的生長不僅會消耗大量光合產(chǎn)物及無機(jī)鹽等，而且對植物果實的產(chǎn)量也會造成不利影響。研究者用金桔來研究葉片光合作用與果實產(chǎn)量的關(guān)系，實驗處理及結(jié)果如下圖所示，在金桔的葉片中檢測到有淀粉生成。下列相關(guān)分析正確的是（） A．第Ⅰ組葉片的凈光合速率最高，其果實干重一定大于第Ⅱ、Ⅲ兩組 B．植物以淀粉的形式將光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)焦麑嵒蚱渌枰袡C(jī)物的場所

9、 C．由此可知，應(yīng)盡量將植物多余的枝條及葉片摘除，以提高光合速率 D．據(jù)實驗結(jié)果推測植物光合作用的產(chǎn)物在葉片中積累會抑制光合作用速率 13．回答與光合作用有關(guān)的問題： （1）地球上生命活動所需的能量主要來源于光反應(yīng)吸收的____________，在暗反應(yīng)中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2與RuBP（C5）結(jié)合，生成2分子C3，影響該反應(yīng)的外部因素，除光照條件外還包括_________________________（寫出兩個）；內(nèi)部因素包括_____________________________________（寫出兩個）。 （2）在“光合色素的提取與分離”活動中，提取新鮮菠菜葉

10、片的色素并進(jìn)行分離后，濾紙條自上而下兩條帶中的色素合稱為。分析葉綠素a的吸收光譜可知，其主要吸收可見光中的光。環(huán)境條件會影響葉綠素的生物合成，如秋天葉片變黃的現(xiàn)象主要與抑制葉綠素的合成有關(guān)。 14．某生物興趣小組在探究多種環(huán)境因素對水稻光合作用影響的活動中，測得水稻吸收(用“+”表示)或釋放(用“-”表示)CO2的速率(單位:mgh?1)隨溫度變化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。請回答下列問題: 組別 條件 溫度 10℃ 20℃ 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ A 黑暗 -5 -10 -18 -34 -40 -34 B 適當(dāng)遮陰，CO2深度為0.03% +3

11、+5 0 -16 -24 -24 C 全光照，CO2深度為0.03% +5 +8 +4 +2 0 -14 D 全光照，CO2深度為1.22% +10 +20 +40 +28 +12 0 （1）A組數(shù)據(jù)可表示水稻的_______________隨溫度變化的情況。由表中數(shù)據(jù)可知，影響水稻光合速率的外界因素有_______________________________________。 （2）分析表中數(shù)據(jù)可知，在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組的，其原因是____________________。 （3）若對水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時，根據(jù)

12、表格中信息，應(yīng)選擇光照為__________、CO2濃度為__________、光照下溫度為__________和黑暗下溫度為__________的條件，以保證水稻內(nèi)有機(jī)物的積累量最多。 答案與解析 一、典題溫故 1.【答案】A 【解析】黃瓜幼苗可以吸收水，增加鮮重；也可以從土壤中吸收礦質(zhì)元素，合成相關(guān)的化合物。也可以利用大氣中二氧化碳進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物增加細(xì)胞干重。植物光合作用將光能轉(zhuǎn)化成了有機(jī)物中的化學(xué)能，并沒有增加黃瓜幼苗的質(zhì)量，故黃瓜幼苗在光照下增加的質(zhì)量來自于水、礦質(zhì)元

13、素、空氣。綜上所述，BCD不符合題意，A符合題意。故選A。 2.【答案】D 【解析】綠色植物的葉綠體中含有四種色素，紙層析后，形成的色素帶從上到下依次是：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍(lán)綠色）、葉綠素b黃綠色。由圖可知，菠菜含有四種色素，藍(lán)藻（原核生物）只含有葉綠素a和胡蘿卜素。研磨時加入碳酸鈣是為了保護(hù)葉綠素，A錯誤；層析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92號汽油代替，B錯誤；層析時，為了防止層析液揮發(fā)，需要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯，C錯誤；由圖可知，藍(lán)藻只有兩條色素帶，不含有葉綠色b，D正確，故選D。 二、經(jīng)典集訓(xùn) 1.【答案】B 【解析】光合作用過程中，碳元

14、素的轉(zhuǎn)移途徑是：CO2→C3→（CH2O），A正確；藍(lán)藻是原核生物，沒有線粒體和葉綠體，B錯誤；光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH是碳反應(yīng)中將二氧化碳還原為糖的能源物質(zhì)，C正確；用H218O培養(yǎng)小球藻，在葉綠體中進(jìn)行光合作用，進(jìn)行水的光解形成氧氣和[H]，可在氧氣中檢測到放射性。H218O還可參與有氧呼吸第二階段，生成C18O2，C18O2通過光合作用的暗反應(yīng)階段，轉(zhuǎn)移到糖類等有機(jī)物中，所以用H218O培養(yǎng)小球藻，一段時間后可在其產(chǎn)生的糖類和氧氣中檢測到18O，D正確。故選B。 2.【答案】B 【解析】從圖示曲線可知，暗期CO2吸收速率大于0，A正確；從暗期變到光期的瞬間，光反應(yīng)增強(qiáng)，C3的還

15、原增強(qiáng)，C3消耗增加，而C3合成速率不變，故C3含量減少，B錯誤；光期CO2吸收速率有下降趨勢，可能是隨著光合作用的進(jìn)行，CO2不斷被吸收，導(dǎo)致環(huán)境中CO2濃度降低所致，C正確；沒有光反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，故暗期植物不能將CO2轉(zhuǎn)化為糖類等光合產(chǎn)物是因為沒有光反應(yīng)提供的ATP和[H]，D正確。 3.【答案】A 【解析】N是葉綠素的組成元素之一，沒有N植物就不能進(jìn)行光合作用，A正確；P是構(gòu)成ATP的必需元素，光合作用光反應(yīng)有ATP合成，暗反應(yīng)過程有ATP消耗，B錯誤；O是構(gòu)成有機(jī)物的基本元素之一，光合作用制造的有機(jī)物的氧來自于二氧化碳，C錯誤；C是組成糖類的基本元素，在光合

16、作用中從二氧化碳開始先后經(jīng)C3形成C5和（CH2O），D錯誤；故選A。 4.【答案】D 【解析】根據(jù)題意和圖示分析可知：①表示光反應(yīng)中光能轉(zhuǎn)化為ATP的過程，發(fā)生在類囊體薄膜上；②表示ATP為三碳化合物的還原過程供能合成有機(jī)物的過程，發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中；③表示有機(jī)物氧化分解釋放能量的過程，發(fā)生在細(xì)胞中；④表示ATP水解釋放能量的過程，發(fā)生在細(xì)胞中。過程①中類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，A錯誤；過程②產(chǎn)生的（CH2O）中的O來自CO2，B錯誤；過程③釋放的能量少部分貯存于ATP中，大部分以熱能形式散失，C錯誤；④表示ATP水解釋放能量的過程，一般與吸能反應(yīng)相聯(lián)系，D

17、正確；故選D。 5.【答案】D 【解析】種子成熟干燥后，自由水含量減少，新陳代謝減慢，細(xì)胞呼吸速率下降，故A正確；黑藻為真核生物，光合作用的場所在葉綠體，其二氧化碳的固定（暗反應(yīng)）發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中，B正確；?增施有機(jī)肥，可改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤保肥、透氣的性能，防止土壤板結(jié)，有利于作物根系生長，C正確；葉綠素a、b在藍(lán)紫光區(qū)的吸收光譜很相似，但是略有不同，D錯誤；故選D。 6.【答案】A 【解析】由于油料種子在清水中萌發(fā)，最開始干重增加的原因是脂肪轉(zhuǎn)換成糖類，因而導(dǎo)致干重增加的主要元素是0，A錯誤；10d后，白光下，由于幼苗葉子變綠能進(jìn)行光合作用，幼苗體內(nèi)消耗ADP的場所，即ATP

18、合成場所有葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，B正確；圖中前10d內(nèi)光照條件下幼苗的長度低于黑暗條件下，可以判斷前10d內(nèi)光照對幼苗的生長存在抑制作用，C正確；黑暗條件下幼苗發(fā)黃而光下變綠，可說明光照能影響葉綠素的合成，D正確。故選A。 7.【答案】A 【解析】類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，在紅光區(qū)不吸收光能，A項錯誤；葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，其吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制，B項正確；CO2的吸收速率和O2的釋放速率隨光波長的變化均可表示光合作用的作用光譜，C項正確；根據(jù)葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜可知，葉片在640～660 nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的，D項

19、正確。 8.【答案】D 【解析】由于凈光合速率=總光合速率-呼吸速率，6:00時突變體和野生型的凈光合速率均為0，說明二者此時的總光合速率=呼吸速率，而不是6:00開始進(jìn)行光合作用，A錯誤；由圖不能得出二者呼吸速率的大小，所以無法比較突變體和野生型體內(nèi)呼吸相關(guān)酶的活性是否相同，B錯誤；16:00～18:00突變體與野生型凈光合速率下降的主要原因是光照強(qiáng)度降低，C錯誤；由圖可知，6:00～18:00時間段內(nèi)，大部分時間段內(nèi)是突變體凈光合速率大于野生型的凈光合速率，而其它時間段內(nèi)，突變體凈光合速率和野生型的凈光合速率幾乎完全相同，所以6:00～18:00時間段內(nèi)突變體有機(jī)物的積累量高于野生型，

20、D正確。故選D。 9.【答案】B 【解析】提取葉綠素使用無水乙醇，層析液用于分離色素；過濾時使用單層尼龍布，并用棉塞塞住試管口，以防止揮發(fā)性強(qiáng)的無水乙醇揮發(fā)；分離色素時不能將濾液細(xì)線置于層析液中，否則色素會溶入層析液中；不同材料中四種色素在層析液中的溶解度相同，來自不同材料葉綠體中的四種色素含量可能不同，經(jīng)過紙層析后，在濾紙上的排列順序相同，色素帶粗細(xì)可能不同。 10.【答案】B 【解析】據(jù)圖分析可知，若采取在10:00前適當(dāng)補(bǔ)充紅光措施，對黃瓜的生長最有效，A正確；14～16時，三組的光照強(qiáng)度均下降，三組黃瓜光合速率均降低，B錯誤；9:00-11:00，對照組的光合速率高于藍(lán)光組，故

21、對照組CO2固定量比補(bǔ)藍(lán)光組多，C正確；12:30時，番茄氣孔關(guān)閉出現(xiàn)了光合午休現(xiàn)象，若適當(dāng)提高溫室內(nèi)CO2濃度，短時間番茄植株中三碳酸的合成速率不變，D正確。故選B。 11.【答案】D 【解析】因為植物吸收的水可以參與光合作用釋放出18O2，所以周圍空氣中的O2具有放射性，①項正確；水參與有氧呼吸的第二階段，可以生成含有18O的CO2，②項正確；周圍空氣中的18O2被植物吸收，進(jìn)行細(xì)胞呼吸生成水，或通過蒸騰作用釋放到空氣中，③項正確；CO2參與光合作用會生成含有18O的葡萄糖，④項正確，答案選D。 12.【答案】D 【解析】分析題圖可知：第Ⅰ組葉片的凈光合速率最高，但其葉片的數(shù)量最少

22、，所以其果實干重不一定大于第Ⅱ、Ⅲ兩組，同理，雖然摘除葉片越多，剩余葉片的光合速率越高，但葉片過少，光合總產(chǎn)量不高，不利于提高果實產(chǎn)量，因此不能為提高光合速率，而將植物大量的枝條及葉片摘除，A、C錯誤；淀粉是大分子，無法在植物體內(nèi)運(yùn)輸，光合產(chǎn)物是以小分子糖（如蔗糖）的形式輸出光合細(xì)胞，然后經(jīng)韌皮部長距離運(yùn)輸?shù)焦麑嵉绕鞴僦?，B錯誤；據(jù)實驗結(jié)果可知，在同樣條件下，葉片越多，光合速率越低，可推測植物光合作用的產(chǎn)物在葉片中積累會抑制光合作用速率，D正確。 13.【答案】（1）光能溫度、CO2濃度 R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中兩個） （2）類胡蘿卜素藍(lán)紫光和紅低溫 【解析】（1）

23、地球上生物生命活動所需的能量來自有機(jī)物，有機(jī)物主要來自植物的光合作用，光合作用合成有機(jī)物需要光反應(yīng)吸收光能，轉(zhuǎn)化為ATP的化學(xué)能，然后ATP為暗反應(yīng)中C3的還原提供能量，合成糖類。在暗反應(yīng)中，RuBP 羧化酶(R酶)催化CO2與RuBP(C5)結(jié)合，生成2分子C3，這是光合作用的暗反應(yīng)的二氧化碳的固定。暗反應(yīng)的進(jìn)行需要相關(guān)酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反應(yīng)提供[H]和ATP，光反應(yīng)需要色素、酶、水、光照等，故影響該反應(yīng)的外部因素有光照、溫度、CO2濃度、水、無機(jī)鹽等；內(nèi)部因素包括色素含量及種類、酶的含量及活性等。（2）光合色素的分離和提取實驗中，濾紙條自上而下兩條帶中的色素分別為胡蘿卜素和葉

24、黃素，合稱類胡蘿卜素；葉綠素a主要吸收藍(lán)紫光和紅光；秋天葉片變黃主要是由于溫度降低導(dǎo)致葉綠素的合成受到抑制。 14.【答案】（1）呼吸速率光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度 （2）在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強(qiáng)度強(qiáng)于B組的，C組光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和[H]較多，促進(jìn)了C3的還原，使暗反應(yīng)加快光合速率升高 （3）全光照 1.22% 30℃ 10℃ 【解析】根據(jù)表格分析，實驗的自變量有溫度、二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度，因變量是凈光合速率。A組黑暗條件下只能進(jìn)行呼吸作用，代表各溫度條件下的呼吸速率；圖中溫度條件下，B與C組的單一變量是光照強(qiáng)度，C與D組的單一變量是二氧

25、化碳濃度。（1）A組實驗是在黑暗條件下測得的，可以表示水稻在不同溫度條件下的呼吸速率；根據(jù)以上分析已知，影響光合速率的因素有溫度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度。（2）根據(jù)表格分析，B與C組的單一變量是光照強(qiáng)度，即在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強(qiáng)度強(qiáng)于B組的，C組光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和[H]較多，促進(jìn)了C3的還原，使暗反應(yīng)加快，光合速率升高，所以表格中在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組。（3）根據(jù)題意分析，對水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時，且要求水稻內(nèi)有機(jī)物積累的最多，則光照的凈光合速率與黑暗條件下的呼吸速率的差值應(yīng)該最大，因此應(yīng)選擇光照為全光照、CO2濃度為1.22%、光照下溫度為30℃和黑暗下溫度為10℃的條件。 11